Substantiation of components of ecological groundwater recharge system for metallurgical regions of

Authors

  • О.М. Назаренко Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя, Україна Author
  • А.О. Березовська Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя, Україна Author
  • Є.І. Буякова Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя, Україна Author
  • О.Л. Іщенко Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя, Україна Author
  • Є.А. Шерстюк Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/78.153

Keywords:

water resources, river basin recharge, groundwater, sewage infiltration

Abstract

Purpose. To substantiate the components of the ecological system of river basins based on the analysis of the characteristics of groundwater pollution within the metallurgical regions of southern Ukraine. Methods. Analysis of literary sources, statistical processing of data from hydrological and hydrogeological studies, development of experimental field and laboratory studies of cumulative soil infiltration and adsorption capacity of materials. Findings. General ideas concerning the components of the ecological system of groundwater recharge in conditions of the metallurgical regions of southern Ukraine have been formed. Data on the use of research methods of natural materials for productive infiltration of surface water and wastewater and the possibility of forming water reserves for the river basin recharge have been obtained. A methodology for studying and considering the interrelations between various toxicants of the water system has been proposed, which allows for more effective solutions to the issues of pollution localization and basin recharge. The originality. Themethodology of studying and optimizing processes that affect the groundwater condition in regions with a high concentration of metallurgical enterprises has been improved, which comprehensively includes the identification of specific pollutants, the development of new methods of water purification, the modeling and forecasting of wastewater infiltration. A new integrated system for recharging the water basin of the region is proposed, which considers the possibility of using wastewater after its local treatment as a reserve for surface water recharging. Practical implementation. The results of the study will be important in the formation of soil absorption maps of the southern regions of Ukraine, considering the characteristics of metallurgical regions where water is intensively involved into industrial processes, for determining the potential capacity of groundwater reserves formation, as well as for further research into water infiltration under the influence of climate change and man-made factors.

References

1. Чижикова, О. Б., та ін. (2018). Вплив металургійних підприємств на стан підземних вод.

2. Сідоренко, Л. І., та ін. (2016). Хімічні забруднювачі в підземних водах промислових регіонів.

3. Павленко, О.А. (2020). Математичне моделювання розповсюдження забруднювачів у підземних водах .

4. Литвиненко, Ю.М. (2019) Біологічні методи очищення підземних вод.

5. Yi, Z., Tang, Q., Jiang, T. & Cheng, Y. (2019).Adsorption performance of hydrophobic/hydrophilic silica aerogel for low concentration organic pollutant in aqueous solution. Nanotechnology Reviews, 8 (1), 266-274. https://doi.org/10.1515/ntrev-2019-0025

6. De Mello, J. R., Machado, T. S., Crestani, L., Alessandretti, I., Marchezi, G., Melara, F., ... & Piccin, J. S. (2022).Synthesis, characterization and application of new adsorbent composites based on sol-gel/chitosan for the removal of soluble substance in water. Heliyon, 8 (5). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09444

7. Alaoui, A., & Goetz, B. (2008). Dye tracer and infiltration experiments to investigate macropore flow. Geoderma, 144 (1–2), 279–286.

8. Basset, C., Abou Najm, M., Ghezzehei, T., Hao, X., & Daccache, A. (2023). How does soil structure affect water infiltration? A meta-data systematic review. Soil and Tillage Research, 226 , 105577. https://doi.org/10.1016/j.still.2022.105577

9. Bagarello, V., Castellini, M., Di Prima, S., & Iovino, M. (2014). Soil hydraulic properties determined by infiltration experiments and different heights of water pouring. Geoderma, 213 , 492–501. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.08.032

10. Rahmati, M., Weihermüller, L., Vanderborght, J., Pachepsky, Y. A., Mao, L., Sadeghi, S. H., ... & Vereecken, H. (2018). Development and analysis of the Soil Water Infiltration Global database. Earth System Science Data, 10 (3), 1237–1263.

11. Ahlström, A., Canadell, J. G., Schurgers, G., Wu, M., Berry, J. A., Guan, K., & Jackson, R. B. (2017). Hydrologic resilience and Amazon productivity. Nature communications, 8 (1), 387. https://doi.org/10.1038/s41467-017-00306-z

12. Chushkina, I., Hapich, H., Matukhno, O., Pavlychenko, A., Kovalenko, V., & Sherstiuk, Y. (2024). Loss of small rivers across the steppe: climate change or the hand of man. Case study of the Chaplynka river. International Journal of Environmental Studies . 1–15. https://doi.org/10.1080/00207233.2024.2314853

13. Diadin, D., Celle-Jeanton, H., Crini, N., Loup, C., Steinmann, M., Vystavna, Y., Huneau, F., & Vergeles, Y. (2017) Distribution of persistent organic pollutants and trace metals in surface waters in the Seversky Donets River basin (Eastern Ukraine). Proceedings of EGU General Assembly, 1914670D .

14. Гримак, О. Л. (2014). Екологічний моніторинг водних ресурсів Західного Бугу. «Екологія. Людина. Суспільство», XVII Міжнародна науково-практична конференція студентів, аспірантів і молодих учених (21-23 травня 2014 р., м. Київ): збірка тез доповідей , 142–143.

15. Про затвердження Національного плану дій з охорони навколишнього природного середовища на період до 2025 року: Розпорядження Кабінету міністрів України від 21 квіт. 2021 р. № 443-р. (2021).

16. Про схвалення Водної стратегії України на період до 2050 року: Розпорядження Кабінету міністрів України від 9 груд. 2022 р. № 1134-р. (2022).

17. Поплавська, В.В., & Назаренко, О.М. (2015). До моніторингу якості підживлювальної води водного басейну р. Дніпро м. Запоріжжя. Містобудування та територіальне планування , 55 , 327–333.

18. Степова, О.В., & Рома, В.В. (2016). Оцінка біогенного забруднення поверхневих водойм Полтавської області. Вісник Полтавської державної аграрної академії , 1–2 , 93–97.

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 78 (2024)

Section

Статті

License

All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.

Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.